(57)【要約】【課題】乾燥開始直後のヒートポンプの乾燥性能の低下を低減する。【解決手段】水槽３の水を補助吸熱器１２へ導く排水供給経路３ｂと、機外から補助放熱器１３に水を供給するすすぎ給水経路１７と、補助放熱器に供給された水を水槽へ供給する温水供給経路２４と、補助吸熱器を内包するとともに水槽から排出された水を通過させる熱交換槽１９と、補助放熱器を内包するとともにすすぎ給水経路から供給された水を温水供給経路へ水を通過させる温水槽２２と、制御装置２９とを備え、制御装置は、すすぎに用いる水をすすぎ給水経路を通して補助放熱器に供給し、補助吸熱器で洗濯排水から吸収した熱によりすすぎ水を補助放熱器で加熱した後、温水供給経路を通して水槽に供給しすすぎを実行した後、乾燥をおこなうようにしたものである。【選択図】図１
2013081634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衣類を収容するドラムと、洗濯用の水を貯める水槽と、冷媒が圧縮機、補助放熱器、放熱器、膨張弁、吸熱器、補助吸熱器を順次循環するヒートポンプシステムと、前記吸熱器、放熱器、ドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路内の乾燥用空気を循環させる送風装置と、機外から前記水槽へ水を供給する給水経路と、前記水槽の水を前記補助吸熱器へ導く排水供給経路と、機外から前記補助放熱器に水を供給するすすぎ給水経路と、前記補助放熱器に供給された水を前記水槽へ供給する温水供給経路と、前記補助吸熱器を内包するとともに前記水槽から排出された水を通過させる熱交換槽と、前記補助放熱器を内包するとともに前記すすぎ給水経路から供給された水を温水供給経路へ水を通過させる温水槽と、前記圧縮機、前記送風装置等を制御し、洗濯、乾燥を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、すすぎに用いる水を前記すすぎ給水経路を通して前記補助放熱器に供給し、前記補助吸熱器で洗濯排水から吸収した熱によりすすぎ水を前記補助放熱器で加熱した後、前記温水供給経路を通して前記水槽に供給しすすぎを実行した後、乾燥をおこなうようにした洗濯乾燥機。
【請求項２】
補助放熱器の少なくとも一部が浸水するように温水槽に水を溜めるための温水槽貯水装置を備えた請求項１記載の洗濯乾燥機。
【請求項３】
温水槽に溜まった水を撹拌する撹拌装置を備えた請求項２記載の洗濯乾燥機。
【請求項４】
熱交換槽は、洗濯排水を溜める構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【請求項５】
熱交換槽に溜まった水を撹拌する熱交換槽撹拌装置を備えた請求項４記載の洗濯乾燥機。
【請求項６】
熱交換槽は、水槽と一体的に構成した請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【請求項７】
ヒートポンプシステムは、冷媒が圧縮機、補助放熱器、放熱器、膨張弁、吸熱器、補助吸熱器を循環するサイクル１と、前記サイクル１から補助放熱器および補助吸熱器を経由しないサイクル２とを切り替えるサイクル切替弁を設けた請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【請求項８】
排水弁は、水槽からの水を熱交換槽に導く状態と、直接機外へ排出する直接排出経路と連通する状態と、閉止状態を選択可能に構成した請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類等の洗濯と乾燥がおこなえる洗濯乾燥機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプシステムを搭載し、ヒータなどを使用した場合と比較して消費エネルギーを低減して衣類を乾燥させることが可能な洗濯乾燥機が提案されている。このような洗濯乾燥機の課題の１つとして、乾燥を開始した直後から初期にかけて、衣類や衣類を収容するドラムの温度が低いために、本来衣類の水分を蒸発させるための乾燥風の熱が、ドラム等の加熱のために使われてしまい、乾燥の起ち上がり性能が低下しているという課題がある。
【０００３】
上記課題を解決するために、例えば、衣類のすすぎを温水で行うことで乾燥開始前に衣類やドラムの温度を上げ、乾燥初期の乾燥効率を改善することが提案されている。中でもすすぎ水を省エネルギーで加熱するために、ヒートポンプシステムを利用して洗濯排水の熱ですすぎ水を加熱することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図７は、特許文献１に記載された従来の洗濯機を示したものである。図に示すように、衣類を収容するドラム５１と、水を貯める水槽５２と、圧縮機５３、放熱器５４、膨張弁５５、吸熱器５６を冷媒が循環するように管路５７で連結して冷凍サイクルを構成しているヒートポンプシステムと、洗濯およびすすぎ時に水を水槽５２へ給水する給水経路５８と、洗濯およびすすぎ後に水槽５２内の水を排水する排水経路５９が設けられている。
【０００５】
このような洗濯機によれば、洗濯中にヒートポンプシステムを駆動し、洗濯排水の熱ですすぎ水を加熱することで、すすぎが終わった後の衣類やドラム５１を加熱した状態にすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５３１５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、ヒートポンプシステムを乾燥用に使用することができず、洗濯と乾燥をおこなう洗濯乾燥機とするためには、新たな熱源やヒートポンプシステムを搭載する必要があり、高コストで、構成が難しい洗濯乾燥機となるという問題があった。一方、単純に廃熱利用のためのヒートポンプシステムと乾燥のためのヒートポンプシステムを一体化した場合に、洗濯排水内のゴミが熱交換器に付着してしまい、乾燥効率が低下するという課題があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、１つのヒートポンプシステムを洗濯と乾燥に利用し、洗濯排水中のゴミや汚れが熱交換器に付着して乾燥効率が低下することを防いで、乾燥開始直後のヒートポンプの乾燥性能の低下を低減した洗濯乾燥機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯乾燥機は、冷媒が圧縮機、補助放熱器、放熱器、膨張弁、吸熱器、補助吸熱器を順次循環するヒートポンプシステムと、前記吸熱器、放熱器、ドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路内の乾燥用空気を循環させる送風装置と、機外から前記水槽へ水を供給する給水経路と、前記水槽の水を前記補助吸熱器へ導く排水供給経路と、機外から前記補助放熱器に水を供給するすすぎ給水経路と、前記補助放熱器に供給された水を前記水槽へ供給する温水供給経路と、前記補助吸熱器を内包するとともに前記水槽から排出された水を通過させる熱交換槽と、前記補助放熱器を内包するとともに前記すすぎ給水経路から供給された水を温水供給経路へ水を通過させる温水槽と、前記圧縮機、前記送風装置等を制御し、洗濯、乾燥を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、すすぎに用いる水を前記すすぎ給水経路を通して前記補助放熱器に供給し、前記補助吸熱器で洗濯排水から吸収した熱によりすすぎ水を前記補助放熱器で加熱した後、前記温水供給経路を通して前記水槽に供給しすすぎを実行した後、乾燥をおこなうようにしたものである。
【００１０】
これによって、排水される洗濯水の熱により乾燥前に吸熱器内の冷媒およびドラム、衣類等を加熱し、乾燥工程が開始されるとすぐに乾燥空気を加熱することが可能となり、乾燥性能を向上させた洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の洗濯乾燥機は、低コストで信頼性が高く、消費するエネルギーや水を余分に使わずに乾燥性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図
【図２】同洗濯乾燥機の運転シーケンスを示すタイムチャート
【図３】同洗濯乾燥機の冷媒温度の変化を示す図
【図４】本発明の第２の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図
【図５】同洗濯乾燥機の運転シーケンスを示すタイムチャート
【図６】本発明の第３の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図
【図７】従来の洗濯機の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、衣類を収容するドラムと、洗濯用の水を貯める水槽と、冷媒が圧縮機、補助放熱器、放熱器、膨張弁、吸熱器、補助吸熱器を順次循環するヒートポンプシステムと、前記吸熱器、放熱器、ドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路内の乾燥用空気を循環させる送風装置と、機外から前記水槽へ水を供給する給水経路と、前記水槽の水を前記補助吸熱器へ導く排水供給経路と、機外から前記補助放熱器に水を供給するすすぎ給水経路と、前記補助放熱器に供給された水を前記水槽へ供給する温水供給経路と、前記補助吸熱器を内包するとともに前記水槽から排出された水を通過させる熱交換槽と、前記補助放熱器を内包するとともに前記すすぎ給水経路から供給された水を温水供給経路へ水を通過させる温水槽と、前記圧縮機、前記送風装置等を制御し、洗濯、乾燥を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、すすぎに用いる水を前記すすぎ給水経路を通して前記補助放熱器に供給し、前記補助吸熱器で洗濯排水から吸収した熱によりすすぎ水を前記補助放熱器で加熱した後、前記温水供給経路を通して前記水槽に供給しすすぎを実行した後、乾燥をおこなうようにしたことにより、排水される洗濯水の熱を補助吸熱器の中を通る冷媒に伝達し、乾燥工程が開始されるとすぐに乾燥風を加熱することが可能となる。また、加熱された水ですすぎを行うことで、乾燥前にドラムや衣類の温度を上げることが可能となり、乾燥性能を向上させるとともに、送風経路内の吸熱器および放熱器を浸水させないので、外気温が低い場合などに吸熱器に霜付きなどが発生しにくくなり、外気温が変動しても安定的に乾燥させることが可能となる。また、放熱器に水分が付着しないので、乾燥時に水分蒸発に熱を奪われ乾燥効率が低下してしまうことがない。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明に加えて、補助放熱器の少なくとも一部が浸水するように温水槽に水を溜めるための温水槽貯水装置を備えたものである。これにより、長時間すすぎ水が補助放熱器と接することができるので、より確実に補助放熱器の熱ですすぎ水を高温に加熱し、冷媒や衣類の温度を乾燥前に上げることができるので、乾燥性能を向上させることが可能となる。
【００１５】
第３の発明は、特に、第２の発明に加えて、温水槽に溜まった水を撹拌する撹拌装置を備えたものである。これにより、溜まったすすぎ水と補助放熱器との間の熱交換がより効率よく行われるので、さらにすすぎ水を高温にすることができ、乾燥効率を高めることが可能となる。
【００１６】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明に加えて、熱交換槽は、洗濯排水を溜める構成としたものである。これにより、長時間洗濯排水が補助吸熱器と接することができるので、より確実に洗濯排水の熱で補助吸熱器内の冷媒を高温に加熱して、冷媒や衣類の温度を乾燥前に上げることができるので、乾燥性能を向上させることが可能となる。
【００１７】
第５の発明は、特に、第４の発明に加えて、熱交換槽に溜まった水を撹拌する熱交換槽撹拌装置を備えたものである。これにより、溜まった洗濯排水と補助吸熱器内の冷媒との間の熱交換がより効率よく行われるので、さらに冷媒温度を高温にすることができ、乾燥効率を高めることが可能となる。
【００１８】
第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明に加えて、熱交換槽は、水槽と一体的に構成したものである。これにより、乾燥中に温まった水槽や水槽内の空気の熱が水槽壁面を介して外部へ放熱するのを低減することができ、乾燥性能を向上させた洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
【００１９】
第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明に加えて、ヒートポンプシステムは、冷媒が圧縮機、補助放熱器、放熱器、膨張弁、吸熱器、補助吸熱器を循環するサイクル１と、前記サイクル１から補助放熱器および補助吸熱器を経由しないサイクル２とを切り替えるサイクル切替弁を設けたものである。これにより、乾燥時に補助吸熱器および補助放熱器で冷媒が周囲の空気と熱を伝達することで、冷媒を不必要に加熱、冷却して乾燥空気の加熱、冷却効率を低下させることを低減し、さらに乾燥効率を高めることが可能となる。
【００２０】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明に加えて、排水弁は、水槽からの水を熱交換槽に導く状態と、直接機外へ排出する直接排出経路と連通する状態と、閉止状態を選択可能に構成したものである。これにより、水道水と変わらない温度のすすぎの排水を熱交換槽内に導入して冷媒温度を下げてしまうことをなくし、乾燥効率を低下させない洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図、図２は、同洗濯乾燥機の運転シーケンスを示すタイムチャート、図３は、同洗濯乾燥機の冷媒温度の変化を示す図である。
【００２３】
図１において、本発明の第１の実施の形態の洗濯乾燥機は、本体１と、衣類等の洗濯物を収容するドラム２と、ドラム２の外側に配置され洗濯用の水を貯める水槽３と、水槽３の背面側に固定されたドラム２を回転させるモータ４と、ドラム２の前方を閉じるドア５を有している。モータ４は、水槽３の背面を貫通した回転軸２ａを介してドラム２と連結されており、ドラム２は水平軸を中心に回転駆動するように構成されている。モータはブラシレス直流モータで構成され、インバータ制御によって回転速度が自在に変化させることができるようになっている。
【００２４】
本体１内には、乾燥用空気を循環させる送風経路６が設けられている。送風経路６内には乾燥風の流れの上流側から順に、吸熱器７、放熱器８、送風装置９が設置されている。送風経路６の両端はいずれも水槽３の上部と連通接続されている。また、本体１内には、圧縮機１０および膨張弁１１が設けられている。圧縮機１０、補助放熱器１３、放熱器８、膨張弁１１、吸熱器７、補助吸熱器１２は、内側に冷媒を封入した冷媒経路１４によってループ状に接続されており、冷凍サイクルを形成している。
【００２５】
吸熱器７、放熱器８、補助吸熱器１２、補助放熱器１３は冷媒経路１４が蛇行し、これらの冷媒経路１４に多数の伝熱フィンを接触させるように構成されている。少なくとも補助吸熱器１２と補助放熱器１３の冷媒経路１４、および伝熱フィンは、硬度の高い水や洗濯後の排水に接触しても腐食や汚れの固着が生じにくい素材、あるいは、表面状態で構成されており、伝熱フィンは、例えば、金属のフィラなどを加えて熱伝導性を高めた樹脂でできている。また、冷媒経路１４は、例えば、銅パイプの表面に樹脂コーティングされている。
【００２６】
ドラム２は、有底略円筒形であり、回転軸２ａを中心として略水平軸周りに回転し、前面に設けた開口部２ｂは開閉自在なドア５と対向するように構成されている。ドラム２の内周側面には、ドラム２の内外を貫通するように全周に亘って多数の孔２ｃを備えている。また、ドラム２の内側には、洗濯物をドラム２の回転に伴って上方向に持ち上げる複数のバッフル２ｄを内方へ突設している。
【００２７】
水槽３には、水槽３と本体１外の水栓Ａとを連通接続する給水経路１５が接続されている。水栓Ａは室温と略同等の常温の水道水等を洗濯乾燥機に供給する。給水経路１５の途中には、洗剤や漂白剤などを供給する水に混入させるための洗剤ケース（図示せず）と、給水切替弁１６が設けられている。給水切替弁１６は、給水経路１５と水槽３、或いは、すすぎ給水経路１７のどちらかを連通させるか、または、給水を停止するかの３つの状態を実現することができる。
【００２８】
すすぎ給水経路１７は、給水切替弁１６と放熱器８周囲の温水槽２２とを連通接続している。水槽３内の略底部には洗濯水を加熱するためのヒータ１８が設けられている。排出口３ａは水槽３の略最下部となっており、水槽３内の水を排出する際には水のほぼ全てが排出される構成となっている。
【００２９】
水槽３の排出口３ａ側には、排水供給経路３ｂによって熱交換槽１９が排水弁２０を挟んで接続されている。熱交換槽１９の内側には補助吸熱器１２が設けられている。熱交換槽１９への洗濯排水の入り口は複数孔１９ａから構成されており、これらの複数孔１９ａは補助吸熱器１２の略直上に構成されている。熱交換槽１９は、排水供給経路３ｂで水槽３と接続され、排水供給経路３ｂに排水弁２０が設けられている。
【００３０】
補助吸熱器１２を加熱した後の洗濯排水は熱交換槽１９の出口から機外へ排出される。排水弁２０には、水槽３から排出された水を機外へと排出する直接排水経路２１が設けられている。排水弁２０は、水槽３からの排水を熱交換槽１９に導く状態（状態Ｄ）か、排水を直接排水経路２１を介して機外に導く状態（状態Ｅ）か、あるいは、排水弁２０を閉じて排出しないかの３つの状態を切り替えることができる。
【００３１】
補助放熱器１３は、本体１内の下部に設けた温水槽２２内に配設されている。すすぎ給水経路１７は、給水切替弁１６と温水槽２２とを連通接続している。すすぎ給水経路１７は、温水槽２２の略最上部で温水槽２２と接続されている。温水槽２２の水を水槽３へと供給するために温水供給ポンプからなる温水槽貯水装置２３と温水供給経路２４が設けられている。温水供給経路２４は、温水槽２２の略底部と水槽３を連通接続しており、温水槽貯水装置２３は、温水槽２２と水槽３間の温水供給経路２４に設けられている。
【００３２】
洗濯乾燥機の本体１の最外郭は外郭壁２５からなっている。水槽３の振動を抑え、水槽３の振動を外郭壁２５に伝達することを低減するために、水槽３の上部に吊下げバネ２６を設け、ダンパ２７を水槽３と外郭壁２５との間に設けて水槽３を下方から弾性支持している。さらに、外郭壁２５の底面には、本体１を床面に設置する弾性体の脚２８を取り付けている。
【００３３】
また、本体１内の上方前部には、モータ４および送風装置９、圧縮機１０、給水切替弁１６、ヒータ１８、排水弁２０、温水槽貯水装置２３などを制御する制御装置２９が設けられており、使用者は操作部（図示せず）を操作することにより、所望の運転が可能となる。
【００３４】
以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用について説明する。衣類等の洗濯物の洗濯および乾燥プログラムの実行による動作の詳細を説明する。図２は各装置が洗濯や乾燥の工程においてどのように制御されているかを示している。
【００３５】
まず、洗濯の手順の概要を示す。洗濯は、洗い工程およびすすぎ工程、脱水工程からなる。洗い工程での手順を示す。使用者は、最初にドア５を開放してドラム２内に衣類等の洗濯物を収容した後ドア５を閉じ、操作ボタンを操作して所望の運転プログラムを選択して運転を開始させる。
【００３６】
制御装置２９は、ドア５が閉じられていることを確認した後、モータ４を駆動させて、回転数などから衣類の量を判定する。その後、制御装置２９は、給水切替弁１６を開放して（状態Ｂ）水栓Ａと水槽３を連通させ、水槽３内に水を溜め始める。給水切替弁１６を通って水槽３に供給される水は洗剤ケースを通過しており、このとき、排水弁２０は閉じた状態とする。水を貯めながら、制御装置２９はモータ４を駆動させることで、衣類を満遍なく濡らしておく。同時に制御装置２９はヒータ１８により洗濯水の加熱を開始する。
【００３７】
水槽３に所定の水量が溜まると、制御装置２９は給水切替弁１６を閉じ、モータ４を正転、反転を繰り返すなど所定のプログラムにしたがってドラム２を回転させ、叩き洗いの作用によって衣類の汚れを落とす。制御装置２９は、水槽３内の水温が所定の温度になると、ヒータ１８への通電を停止し、所定の時間が経過すると洗い工程を終了する。
【００３８】
洗い工程が終了すると、次にすすぎ工程を開始する。すすぎ工程では、排水、給水、モータ駆動というすすぎ作業を２回行う。１回目のすすぎ作業では、まず制御装置２９は、排水弁２０を状態Ｄにして洗剤や汚れとともに洗濯水を水槽３から排出する。制御装置２９は、給水切替弁１６を状態Ｂにして水栓Ａと水槽３を連通させ、再び水槽３に水を供給する。
【００３９】
水槽３内に所定の量の水を供給すると給水切替弁１６を閉じて給水を停止する。水槽３に水が供給され始める前に、排水弁２０は閉じた状態に制御される。水槽３に水を貯めた状態で制御装置２９はモータ４を駆動させ、衣類に付着している洗剤成分や汚れ成分を汚れていない水の中へと移動させて汚れを落とすすすぎをおこない、所定の時間が経過すると１回目のすすぎ作業を終了する。すすぎ工程では、制御装置２９はヒータ１８に通電しない。
【００４０】
２回目のすすぎ作業では、まず制御装置２９は、排水弁２０を状態Ｅにして洗剤や汚れと共に洗濯水を水槽３から直接排水経路２１を介して排出する。また、制御装置２９は、２回目のすすぎ作業の前から給水切替弁１６を状態Ｃに切り替えて、水を温水槽２２に供給する。
【００４１】
補助吸熱器１２に洗濯排水を接触させ、温水槽２２にすすぎ用の水を貯めた状態で、ヒートポンプサイクルを動作させて、洗濯排水の熱をすすぎ水に移動させる。制御装置２９は、所定の時間圧縮機１０を駆動させると、水が所定の温度まで温まったと判断して圧縮機１０の駆動を停止し、温水供給ポンプからなる温水槽貯水装置２３を駆動させる。温水槽２２に貯まった温水は温水槽貯水装置２３によって水槽３に移動される。温水槽２２の温水が水槽３に供給され始めるまでには、制御装置２９は洗濯排水を機外へと排出している。
【００４２】
次に、ヒートポンプサイクルを利用して洗濯排水の熱をすすぎ水に移動させる方法について説明する。制御装置２９は、洗濯水の排水時には排水弁２０を状態Ｄにする。排水弁２０が状態Ｄになっていると、洗濯排水は熱交換槽１９に導入される。ヒートポンプシステムを構成する補助吸熱器１２は、熱交換槽１９の複数孔１９ａより落下する洗濯排水と接触し、加熱される。
【００４３】
制御装置２９は、洗濯排水が滴下されている状態で圧縮機１０を駆動させる。圧縮機１０で加圧されて高温になった冷媒は補助放熱器１３を加熱する。その結果、やや冷やされた冷媒は膨張弁１１を通って減圧され、さらに低温になる。この低温の冷媒が補助吸熱器１２に移動し、洗濯排水の熱を吸収する。圧縮機１０が駆動している間は以上のプロセスが進展し、補助放熱器１３は加熱されていく。
【００４４】
次に、２回目のすすぎ作業の際に温水槽２２にすすぎ水が供給されると、すすぎ水は既に温まっている補助放熱器１３によって加熱される。制御装置２９は連続して圧縮機１０を駆動させており、補助吸熱器１２に付着している洗濯排水などから熱を奪い、すすぎ水を加熱する。制御装置２９は、給水切替弁１６を状態Ｃに切り替えてから所定の時間が過ぎると、すすぎ水の温度が十分上がったと判断して圧縮機１０の運転を停止する。
【００４５】
なお、補助吸熱器１２が一般的に使われているアルミニウム製や銅製の伝熱フィンや冷媒経路で構成されていると、長期間の使用により、伝熱フィンや冷媒経路１４の表面で腐食が生じたり、汚れが固着するなどの不具合が比較的起こりやすいが、本実施の形態では、樹脂製の伝熱フィンおよび樹脂コーティングされた冷媒経路１４を使用しているので、腐食が生じにくく、汚れも固着しにくい。
【００４６】
すすぎ工程が終了すると、次に脱水工程を実行する。制御装置２９は、排水弁２０を状態Ｅにして、水槽３内に溜まっているすすぎ水を直接排水経路２１を介して排出する。制御装置２９は、モータ４を駆動させてドラム２を高速回転（例えば、１４００ｒｐｍの回転数）させる。このとき、回転数が増加していくにつれて、衣類に付加される遠心力が強まっていくため、衣類はドラム２の内側に張り付いていく。
【００４７】
そして、衣類に含まれる水分は遠心力によりドラム２の孔２ｃを通して水槽３内側に飛ばされることになる。これにより、衣類に含まれる水分のある程度は除去される。脱水された水分は、制御装置２９が排水弁２０を開くことで水槽３から排出される。脱水中は、制御装置２９は排水弁２０を状態Ｅにしたままで維持する。
【００４８】
次に、乾燥工程の手順の概要を説明する。洗い、すすぎ、脱水を完了した後、衣類の乾燥運転を実行する。乾燥工程が開始されると、制御装置２９は圧縮機１０を駆動させる。圧縮機１０は、圧縮して高温になった冷媒を冷媒経路１４内を放熱器８側へと送り出す。放熱器８では冷媒よりも低温の乾燥空気に冷媒の熱を移動させることで、冷媒の温度は低下する。その後、冷媒は膨張弁１１に到達し、減圧され液化する。液化した冷媒は吸熱器７で比較的高温の乾燥空気の熱を吸収して冷媒の温度が上昇し、冷媒は再び圧縮機１０で圧縮される。
【００４９】
一方、乾燥空気の視点で考えると、水槽３から送風経路６に入り込んだ乾燥空気は、図１中の黒矢印に示すような方向に循環する。ドラム２内で湿った衣類により湿度が高くなった空気は吸熱器７によって冷却される。冷却された乾燥空気の温度に対応して絶対飽和湿度は低下するので、乾燥空気に溶け込めなくなった水分が吸熱器７に付着することになる。このように冷却された乾燥空気が放熱器８によって再び加熱されることで、温度に対応して絶対飽和湿度は上昇し、相対的な湿度は低下し低湿度の乾燥空気となって、送風装置９を通過して再び水槽３内に戻される。
【００５０】
次に、乾燥中のヒートポンプシステムについて説明する。洗濯排水ですすぎ水を加熱することにより、ヒートポンプシステムの冷媒温度が室温よりも上昇していたり低下していたりする。このことが乾燥の起ち上がり時の乾燥性能に与える影響について説明する。図３において、点線は乾燥前に冷媒を加熱していない場合のヒートポンプシステムの冷媒温度であり、実線は乾燥前にヒートポンプシステムを起動した場合のヒートポンプシステムの冷媒温度である。
【００５１】
乾燥前に冷媒が温まっていない場合には、図３の点線で示すとおり、初期温度Ｆ（略室温）から冷媒の温度が変化していき、ある程度の温度になると安定的になる。冷媒温度が略一定になるまでの状態を遷移状態と呼ぶ。この状態の間に、冷媒は初期温度から安定的な状態に達するまで徐々に温度が変化していく。
【００５２】
その後、吸熱器７および放熱器８と乾燥用空気との熱交換が行われ、冷媒温度が略一定の状態となり、これを安定状態と呼ぶ。乾燥効率が低くなるのはこの起動直後の遷移状態でのことである。遷移状態で乾燥効率が低下するのは、放熱器８側冷媒の温度が高くなく、また、吸熱器７側冷媒の温度が低くないため、乾燥用空気との熱交換ができないためである。
【００５３】
本実施の形態の制御方法によれば、図３の実線に示すとおり、乾燥開始時の初期冷媒温度は安定状態とまったく同じ温度ではないが、それに近い温度（図中、初期温度Ｇおよび初期温度Ｈ）になっている。そのため、放熱器８側冷媒温度は従来よりも短時間で安定状態に達することができる。
【００５４】
本実施の形態では、すすぎ水を加熱するために補助放熱器１３を用いているので、すすぎ水を加熱した後に放熱器８には水滴が付着しない。放熱器８に水が付着したまま乾燥を開始すると、放熱器８内を通る高温の冷媒は、放熱器８に付着した水を蒸発させることに主に使用されてしまい、送風装置９によって送られてきた乾燥風を加熱しにくくなってしまう。
【００５５】
乾燥風が加熱されないと、乾燥風が衣類から奪う水分量が低下してしまうので乾燥しにくくなり、乾燥のためにより多くの時間が必要になるが、本実施の形態では、すすぎ水を加熱する補助放熱器１３と、乾燥風を加熱する放熱器８を別々に設けているのでこのような問題は解決されている。
【００５６】
以上の構成により、本実施の形態の洗濯乾燥機は、補助吸熱器１２を洗濯排水に、補助放熱器１３をすすぎ水に浸水させてヒートポンプシステムを駆動することで、洗濯排水の熱をすすぎ水に移動することができ、これにより少ない消費電力ですすぎ水を加熱することができる。この結果、乾燥開始前にドラム２内の衣類およびドラム２自身の温度を上昇させることができ、さらに冷媒温度も上昇させることができるので、乾燥起ち上がり時の乾燥性能を向上させて、より短時間で、かつ省エネルギーで乾燥が可能な洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
【００５７】
また、吸熱器７を洗濯排水と接触させて吸熱する場合に比べて、吸熱器７に洗濯排水中のゴミや洗剤などが付着して乾燥時の熱交換を妨げてしまうことがないので、長期的に使用しても乾燥性能が低下せず、信頼性の高い洗濯乾燥機を提供することができる。
【００５８】
なお、水栓Ａから温水が供給される場合には、ヒータ１８はなくても問題ない。また、水栓Ａは、建物に設置された水道栓に限定するものではなく、風呂水などの供給部であってもよい。
【００５９】
なお、すすぎ工程時は、排水弁２０を状態Ｄとなるようにしてもよい。排水弁２０を状態Ｄに制御することで、すすぎ水は熱交換槽１９に排水されることになるが、洗濯排水により補助吸熱器１２に付着した汚れやゴミを洗い流すことができ、長期間にわたって洗濯排水の吸熱を安定的に行えるので信頼性を高めることができる。
【００６０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図、図５は、同洗濯乾燥機の運転シーケンスを示すタイムチャートである。本実施の形態の特徴は、冷媒が圧縮機１０、補助放熱器１３、放熱器８、膨張弁１１、吸熱器７、補助吸熱器１２を循環するサイクル１と、サイクル１から補助放熱器１３および補助吸熱器１２を経由しないサイクル２とを切り替えるサイクル切替弁を設けたものである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の構成に同一の符号を付して、詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００６１】
熱交換槽１９の底部の出口に熱交換槽排水弁３０を設けている。また、ヒートポンプシステムは、圧縮機１０を補助吸熱器１２を介して吸熱器７を連結し、膨張弁１１、放熱器８、補助放熱器１３を連結するサイクル１と、圧縮機１０と吸熱器７、膨張弁１１、放熱器８を直接連結するサイクル２とを選択可能なように、冷媒経路１４の２ヶ所（圧縮機１０と補助吸熱器１２との間と、補助吸熱器１２と吸熱器７との間）に補助吸熱器切替弁３１を設けている。
【００６２】
また、冷媒経路１４の別の２ヶ所（放熱器８と補助放熱器１３との間と、補助放熱器１３と圧縮機１０との間）に補助放熱器切替弁３２を設けている。サイクル切替弁は、補助吸熱器切替弁３１と補助放熱器切替弁３２とで構成されている。制御装置２９は、この補助吸熱器切替弁３１と補助放熱器切替弁３２を制御しており、自在にサイクル１とサイクル２とを切り替えることができる。
【００６３】
温水槽２２にはポンプからなる撹拌装置３３が設けられており、温水槽２２に貯まった水を撹拌するように構成されている。温水槽２２は、水槽３の上部に水槽３と一体的に設けられており、開閉可能な弁からなる温水槽貯水装置２３を有している。
【００６４】
以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用について説明する。基本的な動作は、実施の形態１と同様であるので省略する。洗い工程、すすぎ工程、脱水工程の動作について説明する。制御装置２９は、洗い工程が終了すると排水弁２０を開いて洗濯排水を熱交換槽１９に導く。このとき制御装置２９は熱交換槽排水弁３０を閉止しているので、熱交換槽１９には洗濯排水が溜まり始める。
【００６５】
制御装置２９は、熱交換槽１９に一定時間洗濯排水を供給した後は、排水弁２０を直接排水経路２１側に切り替えて、洗濯排水を直接排水経路２１を通じて機外へと排出する。洗濯量が多いなどの理由で洗濯排水が多い場合は、必要な水量以外は熱交換槽１９を通さずに排出する。
【００６６】
次に、すすぎのために、制御装置２９は、給水切替弁１６を状態Ｃに切り替えて、すすぎ給水経路１７を介して水を温水槽２２に供給する。制御装置２９は、温水槽２２にすすぎ水が溜まると、撹拌装置３３を動作させる。撹拌装置３３が動作すると、すすぎ水は温水槽２２内で循環し始める。温水槽２２内の水に動きが生じると、すすぎ水と補助放熱器１３との間の熱伝達の効率が上昇し、より熱を伝えやすくなる。
【００６７】
次に、ヒートポンプシステムについて説明する。制御装置２９は洗濯が開始されると、補助吸熱器切替弁３１と補助放熱器切替弁３２を動作させて、補助吸熱器１２と補助放熱器１３とを含んだサイクル１が働くように制御する。洗濯排水が排水弁２０を通って熱交換槽１９に導入されると、補助吸熱器１２は洗濯排水に浸水し加熱され始める。その後、制御装置２９が温水槽２２にすすぎ水を供給した後に、すすぎ水を所定の温度に加熱するために、圧縮機１０を必要な所定の時間駆動させる。
【００６８】
その後、乾燥が開始される前後に制御装置２９は補助吸熱器切替弁３１と補助放熱器切替弁３２を動作させて、サイクル２が働くように制御する。補助吸熱器切替弁３１と補助放熱器切替弁３２がなく、実施の形態１のようなヒートポンプサイクルであると、乾燥工程が開始されると、放熱器８および補助放熱器１３の両方で放熱し、また吸熱器７および補助吸熱器１２の両方で吸熱する。
【００６９】
放熱器８の熱は乾燥空気に与えられるので、乾燥に寄与するが、補助放熱器１３の熱は温水槽２２内の空気を加熱するだけなので、乾燥には直接寄与しないし、温水槽２２での放熱量が増えると放熱器８側での放熱量が減り、乾燥空気の加熱量が減少する。また、吸熱器７は、乾燥空気を冷却して除湿するので乾燥に寄与するが、補助吸熱器１２は、熱交換槽１９内の空気を冷却するだけなので、乾燥には直接寄与しないし、熱交換槽１９での吸熱量が増えると吸熱器７側での吸熱量が減少し、乾燥空気の除湿が効率よくできなくなる。
【００７０】
そこで、本実施の形態では、乾燥初期には乾燥空気をできるだけ速く加熱すべく、制御装置２９は、サイクル２でヒートポンプシステムを駆動して、熱交換槽１９での余計な吸熱を低減する。一方、乾燥が始まって一定時間が経過した以降は、冷媒の温度と圧力が高まりすぎて圧縮機１０を定期的に停止する必要が生じる場合がある。
【００７１】
このような段階になると、制御装置２９はサイクル１が働くように補助吸熱器切替弁３１と補助放熱器切替弁３２を切り替えて、補助放熱器１３でも放熱することで、圧縮機１０を停止しなくてもよくなり、より短時間で乾燥を終えることが可能となる。
【００７２】
以上のように、ヒートポンプシステムを、すすぎ水の加熱用に補助吸熱器１２と補助放熱器１３とを含むサイクル１で使用し、乾燥用に補助吸熱器１２と補助放熱器１３とを含まないサイクル２で使用することで、乾燥工程中に補助吸熱器１２が熱交換槽１９で余計な熱を吸熱してしまうとともに、補助放熱器１３が温水槽２２で余計な熱を放出してしまい、乾燥の効率が低下してしまうことを防いで、すすぎ水の加熱と乾燥のそれぞれで、効率の高いヒートポンプの運転を可能にし、省エネルギー性の高い洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
【００７３】
また、熱交換槽排水弁３０により熱交換槽１９に洗濯排水を貯留できるようにしたことで、洗濯排水と補助吸熱器１２との間で熱交換が十分におこなえるようになり、冷媒をより高温にすることが可能となるので、乾燥開始直後の乾燥効率を高くすることが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。
【００７４】
また、温水槽２２に撹拌装置３３を設けることで、温水槽２２内のすすぎ水と補助放熱器１３内の冷媒との熱交換を効率よくおこなうことが可能となるので、すすぎ水が温水槽２２に貯留されている時間が少なくても、十分にすすぎ水を加熱することが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。
【００７５】
また、温水槽２２を水槽３に一体的に設けることにより、温めたすすぎ水の熱が水槽３にも伝わり、乾燥空気の熱が冷えた水槽３で奪われることがないので、さらに効率よく乾燥させることができる。
【００７６】
なお、ドラム２内の衣類の量が多く、温水槽２２で加熱する水量が温水槽２２の容量よりも多い場合には、すすぎ水を複数回に分けて加熱する。この場合には、制御装置２９は１度すすぎ水を加熱し終えた後も、洗濯排水を排出しない。１度すすぎ水を水槽３に供給した後で制御装置２９は給水切替弁１６を切り替えて、水を温水槽２２に再び供給する。
【００７７】
熱交換槽１９に貯めたままの洗濯排水の熱を使って、新しいすすぎ水を加熱する。その後、加熱した温水を水槽３に供給するというサイクルを所定の回数繰り返す。その後、制御装置２９はモータ４を駆動してすすぎを実施する。排水の段階になると、制御装置２９は排水弁２０を直接排水経路２１側に切り替えて、水槽３からの排水を熱交換槽１９を経由せずに直接機外へと排水してすすぎを終了する。
【００７８】
なお、本実施の形態では、ヒートポンプサイクルをサイクル１とサイクル２とを切り替えられるように構成したが、同じ構成要素を用いることで、ヒートポンプサイクルを補助吸熱器１２と補助放熱器１３を接続したサイクル１と、補助吸熱器１２のみ接続したサイクルＸと、補助放熱器１３のみ接続したサイクルＹの３種類のサイクルを選択可能としてもよい。
【００７９】
こうすることにより、乾燥後期に冷媒温度が高温になり過ぎて放熱する必要に迫られたときに、サイクルＹを選択して運転することで、補助放熱器１３で放熱することで冷媒温度を低減することが可能になるなど、冷媒や圧縮機１０の状況に応じて最適なサイクル形態を選択してより効率的に乾燥することができるようになる。
【００８０】
（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図である。本実施の形態の特徴は、熱交換槽１９を水槽３と一体的に構成し、熱交換槽１９に溜まった水を撹拌する熱交換槽撹拌装置３４を設置したものである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の構成に同一の符号を付して、詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００８１】
図６において、熱交換槽１９は水槽３の下部に一体的に設けられており、熱交換槽１９の内側下部に熱交換槽撹拌装置３４が設置されている。熱交換槽撹拌装置３４はポンプからなり、熱交換槽１９内の水を吸込んで、熱交換槽１９内に吐き出すように構成されている。水槽３と熱交換槽１９は排水弁２０を介して連通接続されている。排水弁２０は、補助吸熱器１２の直上以外の場所に配設されている。
【００８２】
また、補助吸熱器１２は、熱交換槽１９の底面から一定程度の距離（例えば５ｃｍ）を隔てて配置されている。なお、水槽３から熱交換槽１９を通らずに選択排水を機外へ排水する直接排水経路２１は設けられていない。
【００８３】
以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用について説明する。基本的な動作は前記実施の形態と同様であるので省略する。
【００８４】
洗濯について説明する。洗い工程が終わると、制御装置２９は排水弁２０を開放して、洗濯排水を熱交換槽１９へと導く。制御装置２９は、このとき熱交換槽排水弁３０を閉じているので、洗濯排水は熱交換槽１９に溜まり始める。補助吸熱器１２は、熱交換槽１９の内底部から上方へ離して配設され、底面との間に十分な隙間が形成されているため、洗濯排水が溜まり始めた直後には浸水しない。
【００８５】
熱交換槽１９に洗濯排水が溜まると、制御装置２９は熱交換槽攪拌装置３４を動作させる。熱交換槽攪拌装置３４を動作させることで、熱交換槽１９に溜まった洗濯排水は撹拌され、補助吸熱器１２との間で効率よく熱交換が行われる。
【００８６】
また、すすぎ終了後は、制御装置２９は排水弁２０と熱交換槽排水弁３０を開放する。その結果、排水弁２０から熱交換槽１９内に導入された水は、補助吸熱器１２には触れずに熱交換槽排水弁３０を通過して機外へ排水される。
【００８７】
次に、熱交換槽１９に貯水する効果について説明する。熱交換槽１９には、すすぎ工程および脱水工程の間、洗濯排水が貯留される。脱水工程では、モータ４は高い回転数でドラム２を回転させることで、衣類に働く遠心力を利用して衣類から水分を離脱させる。このとき、ドラム２内の衣類が偏在しているとドラム２が激しく振動し、引いては、本体１までもが振動することになる。
【００８８】
しかし、水槽３と一体的に熱交換槽１９が構成され、しかも、熱交換槽１９内に一定量（例えば３０Ｌ）の水が存在すると、この水が重しとなり、水槽３の振動を低減させるように作用する。水槽３の振動を低減させると、結果として洗濯乾燥機の本体１の振動を低減することができる。
【００８９】
また、熱交換槽１９には洗濯温度とほぼ同じ温水が貯留されているため、水道水ですすぎを行っても水槽３の温度が冷えにくい。その結果、乾燥を開始する際に温風の熱が冷えた水槽３に奪われることを低減することができる。
【００９０】
以上の構成により、本実施の形態の洗濯乾燥機は、熱交換槽１９に撹拌装置３４を設けたので、洗濯排水の熱を効率よく補助吸熱器１２に伝えることができ、さらに冷媒を高温に加熱することができ、乾燥効率をさらに向上させることができる。
【００９１】
また、熱交換槽１９を水槽３と一体的に構成することで、水槽３からの放熱を減らして水槽３の温度を乾燥初期まで高く維持することができるので、乾燥空気の熱を奪わず乾燥効率を向上させることができる。
【００９２】
なお、排水弁２０と熱交換槽１９との間にフィルタ（図示せず）を設けると、洗濯時に衣類から脱落したリントや汚れなどが補助吸熱器１２に付着して、吸熱性能を低下させることを防ぐことができる。また、このフィルタを取り外して洗浄可能に構成すると、捕捉したリント等を除去することができ、フィルタの目詰まり等を回避することができる。
【００９３】
なお、上記すべての実施の形態において、すすぎ工程中で２回のすすぎ作業が行われるようにしているが、１回または３回以上でもよい。なお、１回の場合は、そのすすぎ作業に必ず補助放熱器１３で加熱されたすすぎ水を使用するものとする。また、２回以上のすすぎ作業をする場合に、複数回補助放熱器１３で加熱されたすすぎ水を供給すると汚れ落ちがよくなり、すすぎ性能を向上させることができる。
【００９４】
なお、上記すべての実施の形態において、ドラム２の回転軸２ａを水平方向に設定し、水平軸周りに回転させて洗濯する構成について記載したが、ドラム２の回転軸２ａを水平方向から前上がりに傾斜させたものでもよく、また、ドラム２を垂直軸周りに回転するものでもよい。
【００９５】
なお、上記すべての実施の形態において、伝熱フィンおよび冷媒経路１４は、その表面において腐食などが生じずに全体的に熱伝導性の良い物質で構成されていればよい。そのため、伝熱フィン全体が熱伝導性のよい樹脂で形成するほか、金属製の伝熱フィンの表面に腐食などを抑えるためのコーティングが施されていたり、酸化膜が形成されているなどの構成でもよい。
【００９６】
なお、上記すべての実施の形態において、補助吸熱器１２は必ずしも伝熱フィンおよび冷媒経路１４で構成されている必要はなく、一部伝熱フィンがなかったり、全体的に伝熱フィンがなくてもよい。特に、補助吸熱器１２の浸水する部分に伝熱フィンがないと、洗剤や汚れの付着を少なくすることができるので、ヒートポンプシステムの信頼性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように、本発明にかかる洗濯乾燥機は、低コストで信頼性が高く、消費するエネルギーや水を余分に使わずに乾燥性能を向上させることができるので、洗濯乾燥機として有用である。
【符号の説明】
【００９８】
２    ドラム
３    水槽
３ｂ  排水供給経路
６    送風経路
７    吸熱器
８    放熱器
９    送風装置
１０  圧縮機
１１  膨張弁
１２  補助吸熱器
１３  補助放熱器
１５  給水経路
１７  すすぎ給水経路
１９  熱交換槽
２２  温水槽
２４  温水供給経路
２９  制御装置
【図１】
2013081634.tif 000003
【図２】
2013081634.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013081634.tif 000006
【図５】
2013081634.tif 000007
【図６】
2013081634.tif 000008
【図７】
2013081634.tif 000009